DE2936490A1

DE2936490A1 - METHOD FOR PRODUCING A FIBER-SHAPED OBJECT

Info

Publication number: DE2936490A1
Application number: DE19792936490
Authority: DE
Inventors: Donald E Laslie; Walter A Nichols
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris Products Inc
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1980-03-13
Also published as: FR2435548B1; CH639541A5; GB2030440A; AU5068979A; AU531418B2; FR2435548A1; GB2030440B; DE2936490C2

Description

-ING. WALTER ABITZ-ING. WALTER ABITZ . DIETER F. MORF. DIETER F. MORF »L.-PHYS. M. GRITSCHNEDER“L.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

QtanwälteQt lawyers

MüruJien,MüruJien,

10. September 1979September 10, 1979

Postanschrift / Postal Address Postfach ββΟΙΟΘ. 8ΟΟΟPostal address PO Box ββΟΙΟΘ. 8ΟΟΟ

PlenzenauerstrafiePlenzenauerstrafie

Telefon 08 339aTelephone 08 339a

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PHILIP MORRIS INCORPORATEDPHILIP MORRIS INCORPORATED

100 Park Avenue, New York, N.Y.10017, V.St.A.100 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Verfahren zum Herstellen eines faserförmigen Gegenstandes Method of making a fibrous article

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von faserigen Gegenständen, insbesondere auf die Herstellung von Filterelementen aus einem fortlaufenden feinfaserigen Strang.The invention relates generally to the manufacture of fibrous articles, and more particularly to the Manufacture of filter elements from a continuous fine-fiber strand.

Bei der heutigen Herstellung von Zigarettenfiltern wird ein fortlaufender faseriger Strang aus Zelluloseacetat oder einem ähnlichen Material von einem Ballen abgezogen und so weiterbehandelt, daß er sich ausbreitet und in kontrollierter Weise aufgefasert wird. Ein Klebemittel oder ein Weichmacher, beispielsweise Triacetin, wird dem ausgebreiteten und kontrolliert geöffneten Faserbündel zugeführt, und anschliessend wird der Faserstrang in Stabform gebracht und weiter so behandelt, daß die Stäbe einen ausreichenden körperlichen Zusammenhalt gewinnen, so daß sie diese Gestalt bei den nachfolgenden Bearbeitungsschritten zur Herstellung von Zigarettenfiltern beibehalten.In today's manufacture of cigarette filters, a continuous fibrous strand is made from cellulose acetate or similar material stripped from a bale and further treated so that it spreads and in is frayed in a controlled manner. An adhesive or a plasticizer, for example triacetin, is added to the expanded and controlled open fiber bundle fed, and then the fiber strand is brought into rod form and further treated so that the rods one gain sufficient physical cohesion so that they have this shape in the subsequent processing steps retained for the manufacture of cigarette filters.

Das Behandeln von Strängen bis zu dem Punkt, an dem weichmacherimprägnierte Fasern in Stabform gebracht v/erden, erfolgt üblicherweise in Geräten, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 413 698 beschrieben sind. Danach wird der Strang durch eine Vorrichtung geführt, die einen den Strang auffächernden Luftstrom erzeugt, und gelangt anschliessend durch Spannwalzen in Zuführungsrollen, die die Fasern ausbreiten. An dieser Stelle wirkt ein weiterer Auffächerstrahl auf den Strang ein, der anschliessend durch Walzen zum Anbringen von Weichmacher geleitet werden. Dann nimmt ein Trichter den weichmachergetränkten Strang auf und gibt ihm im wesentlichen Zylinderform.Treating strands to the point where plasticizer impregnated V / grounding fibers in rod form is usually carried out in devices such as, for example in U.S. Patent 3,413,698. The strand is then passed through a device that has a the strand fan-out air flow is generated, and then passes through tension rollers in feed rollers, which the Spread fibers. At this point, another fan jet acts on the strand, which then passes through Rollers are directed to apply plasticizers. Then a funnel picks up the plasticizer-soaked strand and gives it an essentially cylindrical shape.

Die Behandlungsarten nach dem Stand der Technik unterscheiden sich an dieser Stelle. Es ist möglich, den stabförmigen,The types of treatment according to the state of the art differ at this point. It is possible to use the rod-shaped,

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weichmachergetränkten Strang in ein Umhüllgerät zu führen und ihn in eine Filterumhüllung zu wickeln und anschliessend zu Filterstäben zu zerschneiden. Dann werden die Stäbe eine längere Zeit gelagert, und während dieser Zeit härtet der Weichmacher aus, so daß der Strang so fest wird, daß er für die weiteren Verfahrensschritte der Zigarettenfabrikation geeignet ist.to guide the plasticized strand in a wrapping device and to wrap it in a filter wrap and then cut into filter rods. Then the rods are stored for a long time, and during this The plasticizer hardens over time, so that the strand becomes so strong that it is necessary for the further process steps of cigarette manufacture suitable is.

Die Nachteile dieser Arbeitsweise sind in den US-Patentschriften 3 313 306, 3 111 702 und 3 095 343 beschrieben, die sich sämtlich auf die Herstellung von nichtumhüllten Filtersträngen beziehen. Wie diese Patente zeigen, läßt sich trotz Weglassen der Umhüllung eine ausreichende Festigkeit zur Handhabung des Stranges herbeiführen und dabei eine Verminderung der Kosten erzielen, während gleichzeitig die überprüfung im laufenden Betrieb möglich wird und das Ablängen der Filter einfacher wird.The disadvantages of this procedure are described in US Patents 3,313,306, 3,111,702 and 3,095,343, which all relate to the production of uncoated filter strands. As these patents show, despite the omission of the sheathing, sufficient strength for handling the strand can be achieved and thereby a reduction in costs can be achieved, while at the same time checking during operation becomes possible and cutting the filters to length becomes easier.

Nach den Herstellungsvorschlägen für diese nichtumhüllten Filter stränge wird nach den genannten Patenten, z.B. nach dem US-Patent 3 313 306, der stabförmige, weichmachergetränkte Strang von einem ihn umgebenden, für Dampf durchlässigen Gürtel durch eine Station geleitet, in der er gespanntem Dampf ausgesetzt wird. Der Dampf aktiviert den Weichmacher so weit, daß momentante Härtung eintritt. Der aus der Dampfbehandlungsstation heraustretende Strang wird in eine Kühlstation geleitet, in der Druckgas den Klebemittelbestandteil entaktiviert und die Feuchtigkeit aus dem Stabe wegführt. Dann wird der Strang in ein Schneidgerät geführt, in dem er zu Stababschnitten zerschnitten wird. According to the manufacturing proposals for these non-enveloped filter strands, according to the patents mentioned, for example US Pat . The steam activates the plasticizer to such an extent that instant hardening occurs. The strand emerging from the steam treatment station is passed into a cooling station in which pressurized gas deactivates the adhesive component and removes the moisture from the rod. The strand is then fed into a cutting device in which it is cut into rod sections.

Wenn es möglich wäre, nach den Methoden der genannten Pa tente nichtumhüllte Filter in einem Strang herzustellen, bei dem der Weichmacher vollständig ausgehärtet ist, bevor der Strang in das Schneidgerät einläuft, könnte man auf If it were possible to produce non-enveloped filters in a strand according to the methods of the said patent, in which the plasticizer has completely hardened before the strand enters the cutting device, one could on

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die lange Härtungszeit für die Filterstäbe verzichten» die nach der Methode des erstgenannten Patents erforderlich ist, und es ließe sich eine On-line-Fertigung eines solchen Geräts mit einer Zigarettenmaschine aufbauen. Damit würden auch die Schwierigkeiten verkleinert werden, die sich ergeben, wenn ein Strang zerschnitten wird, bevor die vollständige Dimensionsstabilität des Stranges erreicht ist.do without the long hardening time for the filter rods » which is required by the method of the former patent, and it could be an on-line manufacture of a build such a device with a cigarette machine. This would also reduce the difficulties which result when a strand is cut before the strand has reached full dimensional stability is.

In anderer Hinsicht ist aber die nach den genannten Patenten für nichtumhüllte Filter angewandte Methode nachteilig insofern, als ein Mittel zur Härtungsbeschleunigung (Dampf) eingesetzt werden muß, das in dem Endprodukt unerwünscht ist und daher nach der Härtung des Weichmachers vollständig entfernt werden muß. Ferner müssen bei der Verwendung derartiger produktfremder Mittel unerwünschte Nebenwirkungen befürchtet werden, so kann z.B. der Dampf die Weichmacherkonzentration an den Punkten, an denen zwei Fasern aneinanderstoßen, herabsetzen und kann schließlich auch den Weichmacher veranlassen, von diesen Berührungspunkten wegzufließen. In other respects, however, the method used for uncovered filters according to the cited patents is disadvantageous in that a hardening accelerator (steam) must be used which is undesirable in the end product and must therefore be completely removed after the plasticizer has hardened. Furthermore, undesirable side effects must be feared when using such non-product agents, for example the steam can lower the plasticizer concentration at the points where two fibers meet and can ultimately also cause the plasticizer to flow away from these contact points.

Die US-Patentschrift 4 003 774 und die US-Patentanmeldung Ser.Nr. 743 511 (angemeldet 19. November 1976), die noch bearbeitet wird und hiermit zusammenhängt, beschreiben die Anwendung von Mikrowellenenergie bei der Herstellung von Zigarettenfiltern. Die Anmeldung 743 511 zeigt eine Methode, nach welcher eine Vorauswahl zwischen verschiedenen Materialien erster bzw. zweiter Art, die eine Faser bzw. einen Weichmacher für die Faser darstellen, getroffen wird. Das zweite Material, der Weichmacher, wird so gewählt, daß seine Absorption für Mikrowellenenergie größer ist als diejenige des ersten Materials und daß er bei Erhitzung einer Zustandsänderung aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand unterworfen ist. Durch diese Vorauswahl wird der U.S. Patent 4,003,774 and U.S. Patent Application Ser. 743 511 (filed November 19, 1976), which is still being worked on and is related to, describes the use of microwave energy in the manufacture of cigarette filters. The application 743 511 shows a method according to which a preselection is made between different materials of the first or second type, which represent a fiber or a plasticizer for the fiber. The second material, the plasticizer, is chosen so that its absorption for microwave energy is greater than that of the first material and that it is subject to a change of state from the liquid to the gaseous state when heated. This preselection makes the

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Weichmacher zu einem Mittel für die Absorption von Mikrowellenenergie und zur durch Wärmeleitung erfolgenden Erhitzung aneinanderstoßender Fasern mit gleichzeitigem Verschmelzen. In der Anmeldung 743 511 sind ausser der Kombination Celluloseacetat/Triacetin verschiedene Faserund Weichmachersubstanzen angegeben, die die obengenannten Auswahlkriterien erfüllen.Plasticizer to a means for the absorption of microwave energy and for the heating of abutting fibers by conduction at the same time Merging. In the application 743 511, in addition to the combination of cellulose acetate / triacetin, various fibers and Specified plasticizer substances that meet the above selection criteria.

Aus der Verwendung von Weichmachern bei der Ausübung des Verfahrens nach der Anmeldung 743 511 zum Verschmelzen der Fasern ergibt sich eine zahlenmässige Begrenzung der Wirtschaftlichkeit derartiger Mikrowellenverfahren bei der Herstellung von Filtern insofern als ein Mindestmaß an Weichmacher, nämlich die Menge, die in die Fasern eingedrungen ist, aus dem Endprodukt zur Wiederverwendung praktisch nicht rückgewinnbar ist. Während ferner Triacetin als geschmacksbeeinflussende Substanz bei der Herstellung von Zigarettenfiltern betrachtet wird, ist es in manchen anderen Fällen unzweckmässig, wenn restliche mikrowellenabsorbierende Bestandteile im Endprodukt verbleiben. Vergleichbare Bemühungen wären bei der Textilherstellung denkbar, bei der das Bedrucken und Einfärben des fertigen Gewebes besser gesteuert werden könnte, wenn keine Weichmacherreste vorkämen. Bei der Zigarettenfilterproduktion kann es wünschenswert sein, keine Weichmacherreste vorzufinden, wenn zur Wahl steht, Triacetin aus der Unzahl anderer Variablen bei Isolieren von Steuerparametern für Geschmack und dergleichen zu eliminieren.The use of plasticizers in the practice of the process according to application 743 511 for fusing the fibers results in a numerical limitation of the economic viability of such microwave processes in the manufacture of filters insofar as a minimum amount of plasticizer, namely the amount that has penetrated the fibers , from which the end product is practically unrecoverable for reuse. Furthermore, while triacetin is considered to be a taste-influencing substance in the manufacture of cigarette filters, in some other cases it is inexpedient for residual microwave-absorbing components to remain in the end product. Comparable efforts would be conceivable in textile production, in which the printing and coloring of the finished fabric could be better controlled if there were no plasticizer residues. In cigarette filter production , it may be desirable to have no plasticizer residue when the option is to eliminate triacetin from the myriad of other variables in isolating control parameters for taste and the like.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, Verbesserungen für die Herstellung faseriger Gegenstände, z.B. nichtumhüllter Filterstäbe, zu finden.The invention is primarily based on the object of finding improvements for the production of fibrous objects, for example non-covered filter rods.

Um diese und andere Aufgaben zu lösen, sieht die Erfindung To achieve these and other objects, the invention provides

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ein Verfahren vor, bei dem eine Vorauswahl von ersten bzw. zweiten Materialien getroffen wird, die eine Faser bzw. einen Bestandteil darstellen, der der Faser zugesetzt wird, um deren Verschmelzung herbeizuführen, wobei das zweite Material so gewählt ist, daß es einerseits eine höhere Absorption von Mikrowellenenergie als das erste Material hat und daß es andererseits im wesentlichen vollständig zurückgewinnbar ist, daß es also für das erste Material weder ein Lösungsmittel noch einen Weichmacher darstellt. Das zweite Material erfährt ausserdem beim Erhitzen typischerweise eine Zustandsänderung vom flüssigen zum dampfförmigen Zustand. Wenn keine Weichmacherwirkung auftritt, ist praktisch der gesamte zugesetzte Bestandteil von dem letzten Endes zusammengeschmolzenen Gegenstand wieder zurückgewinnbar, d.h. die Produktion ist wirtschaftlich und die nachfolgenden Bearbeitungsschritte, z.B. Bedrucken und Einfärben für den Fall von Geweben, lassen sich mit gutem Erfolge ausführen.a method in which a pre-selection of first and second materials is made, the one fiber or represent a component which is added to the fiber in order to bring about its fusion, the second material is chosen so that on the one hand there is a higher absorption of microwave energy than the first material and that, on the other hand, it is essentially completely recoverable, so that it is neither for the first material a solvent is still a plasticizer. The second material also typically experiences upon heating a change of state from liquid to vapor. If there is no softening effect, practically all of the added constituent can be recovered from the object that was finally melted together, i.e. the production is economical and the subsequent processing steps, e.g. printing and dyeing in the case of fabrics can be carried out with good results.

Bei der Herstellung von Zigarettenfiltern wird erfindungsgemäß ein ausgewählter, mit dem Bestandteil getränkter Strang kontinuierlich durch ein Mikrowellenheizgerät geführt, durch das hindurch eine vorgegebene Bahn verläuft und das so einstellbar ist, daßder zugesetzte Bestandteil bei seiner Anordnung in dieser Bahn optimale Energiezufuhr erfährt. Das Gerät wird selektiv auf den zugesetzten Bestandteil abgestimmt, wodurch der Energieübergang auf die Fasern in dem Strang durch Leitung infolge von und in Abhängigkeit von der dem Bestandteil zugeführten Wärme erfolgt. Eine erzwungene Luftbewegung um den Strang nach dessen Behandlung im Mikrowellengerät läßt den Bestandteil in Gasform aus dem Strang austreten, so daß der Bestandteil neuerdings verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Herstellung von maßstabilen,In the manufacture of cigarette filters, according to the invention, a selected one soaked with the constituent is used Strand passed continuously through a microwave heater, through which a predetermined path and which is adjustable so that the added ingredient is optimal when placed in this path Energy supply experiences. The device is selectively tuned to the added ingredient, which results in the transfer of energy to the fibers in the strand by conduction takes place on and as a function of the heat supplied to the component. A forced air movement around the strand after its treatment in the microwave device allows the constituent to escape from the strand in gaseous form, so that the component can be used recently. The inventive method provides for the production of dimensionally stable,

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nichtumhüllten kontinuierlich erzeugten Filterstäben ohne Restgehalt an zugesetztem Bestandteil vor. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Mikrowellenheizgerät verwendet, in dem sich ein zylindrisches Rohr aus einem Material befindet, das für Mikrowellenenergie durchlässig ist. Eine in diesem Rohr befindliche und von diesem zu einem Zylinder geformte Fördereinrichtung für den Strang besteht aus einem Material gleicher Durchlässigkeit für Mikrowellenenergie, das ausserdem geeignet ist, die Längsspannungsunterschiede in dem Strang während dessen Führung durch dis Mikrowellenheizgerät möglichst klein zu halten.non-covered continuously produced filter rods without residual content of added component. In a preferred embodiment of the invention, a microwave heating device used, in which there is a cylindrical tube made of a material suitable for microwave energy is permeable. A conveyor device located in this tube and shaped by it into a cylinder for The strand consists of a material with the same permeability for microwave energy, which is also suitable the longitudinal voltage differences in the strand as it is being guided through the microwave heating device becomes as small as possible keep.

Bei der praktischen Ausführung ist gemäß der Erfindung das "Verlustmaß" an Mikrowellenenergie bei dem zugesetzten Bestandteil um mindestens eine Größenordnung größer als bei dem Strangmaterial. Dank einer derartigen Materialvorauswahl kann das Mikrowellenheizgerät, wie oben erwähnt, genau auf den verwendeten Bestandteil abgestimmt werden, dessen Siedepunkt vorzugsweise innerhalb 2o % des Schmelzpunktes der Faser liegt, die den Strang bildet.In practice, according to the invention, the "loss amount" of microwave energy is the added one Component at least one order of magnitude larger than the strand material. Thanks to such a material pre-selection the microwave heating device, as mentioned above, can be precisely matched to the component used, its boiling point preferably within 20% of the melting point of the fiber forming the strand.

Die genannten Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Verfahrensweise und der zugehörigen Gerätschaften, die in den Zeichnungen dargestellt sind, in denen gleiche Bezugszahlen die gleichen Gegenstände kennzeichnen.The mentioned features and particularities of the invention emerge even more clearly from the following description of a preferred procedure and the associated equipment, which are shown in the drawings, in which the same reference numbers identify the same objects.

Fig. 1 ist eine Ansicht eines für die Ausübung der Er findung geeigneten Geräts von vorne;Fig. 1 is a view of the exercise of the invention suitable He device from the front;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Mikrowe llenhei ζ vorrichtung nach Fig. 1, betrachtet aus der Ebene II-II in Fig. 1; FIG. 2 is a side view of the micro wave heating device according to FIG. 1, viewed from the plane II-II in FIG. 1;

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Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Mikrowellenheizgerät längs der Linie III-III in Fig. 2.FIG. 3 is a section through the microwave heating device along the line III-III in FIG. 2.

Gemäß Fig. 1 wird dem Gerät 10 zum Herstellen eines Filterstabs ein Strang 12 aus einem Ballen 14 zugeführt; das Gerät leitet den Strang aufwärts durch die Auffächerdüse 16 über die Ausbreitwalze 18 in eine zweite Auffächerdüse 20. Dann gelangt der Strang durch hintereinandergeschaltete Paare von Druckwalzen 22 und 24 und in und durch das Gerät 26 zum Aufbringen des Bestandteils. Abzugswalzen 28 sind mit Antriebsmitteln unterschiedlicher Art ausgestattet, so daß die Spannung in dem Strang in gewünschter Weise gesteuert werden kann. Der Trichter 30 formt aus dem getränkten Strang ein praktisch zylindrisches Gebilde. Die bislang beschriebenen Funktionsbestandteile des Geräts 10 entsprechen dem üblichen Aufbau, der allgemein verwendet wird; er wird genauer in den obengenannten US-Patentschriften beschrieben, die der Kürze der Beschreibung wegen hinsichtlich dieses Geräts als Bestandteil der Anmeldung angesehen werden sollen.According to FIG. 1, a strand 12 from a bale 14 is fed to the device 10 for producing a filter rod; the device directs the strand upward through the fan nozzle 16 over the spreading roller 18 into a second fan nozzle 20. The strand then passes through pairs of pressure rollers 22 and 24 connected in series and into and through the device 26 for applying the component. Take-off rollers 28 are equipped with drive means of different types, so that the tension in the strand can be controlled as desired. The funnel 30 forms from the impregnated strand a practically cylindrical structure. The functional components of the device 10 described so far correspond to the usual structure that is commonly used; it is set out in more detail in the aforementioned US patents which, for the sake of brevity of the description, is regarded as part of the application with regard to this device should be.

Der aus dem Trichter 30 heraustretende Strang wird dem Umhüllungsband 32 zugeführt, einem endlosen Band, das von der Antriebswalze 34 über die Walzen 36 bis 44 herangeführt wird. Die Umhüllungsvorrichtung 46 ist in der bei Umhüllungsmaschinen für Zigaretten üblichen Weise ausgestattet und dient hier dazu, das Band 32 um den Strang zu legen. Der umschlossene Strang wird von der Einrichtung 46 in und durch das Mikrowellenheizgerät 48 geführt, dessen Aufbau in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 beschrieben wird. Das Band 32 besteht aus einem Material, das für Mikrowellen energie praktisch vollständig durchlässig ist und das in der Lage ist, den Strang durch Reibungskräfte so einzuhüllen, daß die Spannungsunterschiede während der BewegungThe strand emerging from the funnel 30 is fed to the wrapping belt 32, an endless belt which is brought in from the drive roller 34 via the rollers 36 to 44. The wrapping device 46 is in the in the usual way in wrapping machines for cigarettes and is used here to wrap the band 32 around the strand to lay. The enclosed strand is guided by the device 46 into and through the microwave heater 48, the Structure will be described in connection with Figs. The belt 32 is made of a material suitable for microwaves energy is practically completely permeable and that is able to envelop the strand through frictional forces in such a way that that the tension differences during movement

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des Stranges durch die Einrichtung 48 so klein wie möglich gehalten werden. Als bevorzugtes Bandmaterial ist kautschukbeschichtetes Glasgewebe anwendbar. Aus dem Gerät 48 gelangt der Strang in das Luftdüsengerät 50, wobei das Band 32 zwischen den Geräten 48 und 50 von dem Strang abgehoben wird. Ein Schneidgerät 52 ebenfalls an sich bekannter Bauart zerlegt den zusammenhängenden Strang in fertige Filterstäbe.of the strand can be kept as small as possible by the device 48. Rubber-coated glass fabric can be used as a preferred tape material. From the device 48, the strand passes into the air nozzle unit 50, the tape 32 is lifted between the devices 48 and 50 of the strand. A cutting device 52, likewise of a type known per se, divides the coherent strand into finished filter rods.

Das Mikrowellenheizgerät 48 nach den Fig. 2 und 3 hält einen Hohlleiter 54, der an seinem unteren Ende geschlossen ist und dessen oberes, entgegengesetztes Ende mit einer Quelle 55 für Mikrowellenenergie verbunden ist. Abstimmstichleitungen 56, 58 und 60 sind getrennt zu weiter unten anzugebenden Zwecken in den Hohlleiter einführbar; Fig. 2 zeigt die Abstimmleitung 58 eingesteckt. In der Seitenwand 62 des Hohlleiters 54 befindet sich eine Öffnung 64 mit einem abgeschnittenen Hohlleiter 66, der an diese Öffnung angelegt ist. In der Seitenwand 68 des Hohlleiters 54 befindet sich eine öffnung 70, durch die Energie aus dem Hohlleiter 54 in den Hohlraumresonator 72 geleitet werden kann. Der Hohlraum 72 weist eine Seitenwand 74 mit einer öffnung 76 auf, an die ein abgeschnittener Hohlleiter 78 angesetzt ist. Die obere Aussenwand 80 des Hohlraums 72 enthält ein Abstimmsteuerelement 82, das gegenüber der Aussenwand 80 vertikal verschiebbar ist und ein inneres, den Hohlraum abschliessendes Organ 84 trägt. In entsprechender Weise ist an der unteren Aussenwand 86 des Hohlraums ein Abstimmsteuerelement 88 angeordnet, das seinerseits an einem inneren, den Hohlraum abschliessenden Organ 90 befestigt ist. Ein langgestrecktes zylindrisches Rohr 92 führt durch den Hohlraum 72 und die Hohlleiter 54, 66 und 78 und besteht aus einem Material, das praktisch vollkommen durchlässig für Mikrowellenenergie ist, beispielsweise aus The microwave heater 48 of FIGS. 2 and 3 holds a waveguide 54 which is closed at its lower end and the upper, opposite end of which is connected to a source 55 for microwave energy. Tuning stubs 56, 58 and 60 can be introduced separately into the waveguide for purposes to be specified below; Fig. 2 shows the tuning line 58 plugged in. In the side wall 62 of the waveguide 54 there is an opening 64 with a cut-off waveguide 66 which is placed against this opening. In the side wall 68 of the waveguide 54 there is an opening 70 through which energy can be conducted from the waveguide 54 into the cavity resonator 72. The cavity 72 has a side wall 74 with an opening 76 to which a cut waveguide 78 is attached. The upper outer wall 80 of the cavity 72 contains a tuning control element 82 which is vertically displaceable with respect to the outer wall 80 and carries an inner member 84 closing off the cavity. In a corresponding manner, a tuning control element 88 is arranged on the lower outer wall 86 of the cavity, which in turn is fastened to an inner member 90 which closes off the cavity. An elongated cylindrical tube 92 passes through the cavity 72 and the waveguide 54, 66 and 78 and consists of a material which is practically completely transparent to microwave energy, for example from

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Polytetrafluoräthylen, Polypropylen, Polysulfon, Quarzglas oder Aluminiumoxid. Die Zeichnung zeigt das Rohr 92 in der Nähe der Seitenwand 68 des Hohlleiters weggebrochen, um ein mit öffnung versehenes Element 94 deutlicher erkennbar zu machen, das zu einem weiter unten erläuterten Zweck abnehmbar an der Seitenwand 68 angebracht ist.Polytetrafluoroethylene, polypropylene, polysulfone, quartz glass or alumina. The drawing shows the tube 92 broken away near the side wall 68 of the waveguide, in order to make an element 94 provided with an opening more clearly recognizable, for a purpose explained further below is removably attached to the side wall 68.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird Mikrowellenenergie mit einer der vier staatlich zugelassenen Frequenzen oder, soweit erlaubt, innerhalb eines Bereichs zwischen 915 MHz und 22 000 MHz, aus der Quelle 55 in den Hohlleiter 54 gesandt, wobei das Steuerungselement 94 und die anderen Bauteile die in Fig. 3 gezeichnete Lage einnehmen. Der mit dem Bestandteil getränkte Filterstrang wird jetzt von dem Band 32 mit gleichbleibender Geschwindigkeit in und durch das Rohr 92 geleitet (Fig. 1). Unter Zuhilfenahme von nicht gezeichneten Meßinstrumenten, wie sie üblicherweise bei Messungen von elektromagnetischer Energie für die Anzeige der von der Mikrowellenquelle abgegebenen Leistung bzw. der zu ihr von dem Hohlleiter 54 reflektierten Leistung verwendet werden, werden die Abstimmstichleitungen 56 bis 60 getrennt in den Hohlleiter eingeschoben, bis die reflektierte Leistung einen Minimalwert erreicht hat. Diese Abstimmelemente haben einen gegenseitigen Abstand von einem Viertel der Wellenlänge der Mikrowellenenergie, die von der Quelle 55 geliefert wird. Dann werden die Steuerelemente 82 und 88 eingestellt, bis die genannte reflektierte Leistung einen weiteren Minimalwert erreicht. In practicing the invention, microwave energy with one of the four state-approved frequencies or, if permitted, within a range between 915 MHz and 22,000 MHz, sent from the source 55 into the waveguide 54, the control element 94 and the other components assume the position shown in FIG. The filter rod soaked with the component is now guided by the belt 32 at a constant speed into and through the tube 92 (FIG. 1). Under With the aid of measuring instruments (not shown), as they are usually used for measurements of electromagnetic Energy for the display of the power emitted by the microwave source or that of the waveguide 54 related to it If reflected power are used, the tuning stubs 56 to 60 are separated into the waveguide inserted until the reflected power has reached a minimum value. These voting elements have a mutual A quarter of the wavelength of the microwave energy provided by source 55. Then the control elements 82 and 88 are adjusted until the said reflected power reaches a further minimum value.

Durch die genannten Abstimmvorgänge wird die Lage der maximalen Energiedichte in dem Hohlleiter 54 und im Hohlraum 72 dem durch das Rohr 92 definierten Ort des Durchlaufs durch den Hohlraum angepaßt. Da ferner der zugefügte Bestandteil so ausgewählt ist, daß er deutlich höhere Absorp-The above-mentioned tuning processes determine the position of the maximum energy density in the waveguide 54 and in the cavity 72 adapted to the location defined by the tube 92 of passage through the cavity. Furthermore, there is the added component is selected so that it has significantly higher absorption

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tion von Mikrowellenenergie zeigt, d.h. daß er bei elektromagnetischen Strahlungsfrequenzen im Bereich von Mikrowellen deutlich höhere Verluste hat als Celluloseacetat, wird das Heizgerät ausserdem auf den zugefügten Bestandteil abgestimmt, um diesen zu erhitzen; die Heizvorrichtung hat die allgemeine Form des Geräts 48, bestehens aus einem abstimmbaren Hohlraum mit hohem Q, und wird hergestellt von der Gerling Moore, Inc., Palo Alto, California. Mehrere Elemente 94 mit öffnungen sind vorgesehen, und die obenbeschriebene Abstimmprozedur wird mehrfach mit Elementen ausgeführt, die in dem Gerät 48 unterschiedliche große öffnungen definieren, um zu bestimmen, welches Element zum größten Wert des Verhältnisses der von der Quelle 55 abgegebenen Leistung zu der reflektierten Leistung führt, weil mit diesem Verhältnis der maximale übergang von erzeugter Erwärmungsleistung auf den zugefügten Bestandteil angezeigt wird.tion of microwave energy shows, i.e. that it occurs in electromagnetic Radiation frequencies in the range of microwaves have significantly higher losses than cellulose acetate, the heater is also matched to the added component in order to heat it; the heater has the general shape of device 48, consisting of a tunable high Q cavity, and is fabricated from Gerling Moore, Inc., Palo Alto, California. Several elements 94 with openings are provided, and the tuning procedure described above is repeated several times Elements carried out that define in the device 48 different sized openings to determine which element leads to the greatest value of the ratio of the power output by the source 55 to the reflected power, because with this ratio the maximum transfer of the generated heating power to the added component is indicated will.

Wie an sich bekannt, haben die abgeschnittenen Hohlleiter 66 und 78 Abmessungen, die für eine vorgegebene Arbeitsfrequenz vorgesehen sind, so daß sie als Hohlleiter wirken bzw. Energie übertragen lediglich mit Frequenzen oberhalb der Arbeitsfrequenz, d.h. oberhalb der Frequenz der von der Quelle 55 abgegebenen Energie. Daher definieren derartige Hohlleiter ungedämpfte Zugangsöffnungen, durch die das Rohr 92 in das Gerät 48 ein- und herausgeführt werden kann.As is known per se, the cut waveguides 66 and 78 have dimensions that are suitable for a given operating frequency are provided so that they act as a waveguide or transmit energy only at frequencies above the working frequency, i.e. above the frequency of the energy emitted by the source 55. Therefore define such Waveguide undamped access openings through which tube 92 is fed into and out of device 48 can.

Die Tatsache, daß die Strangfasern an den Stellen, an denen sie aneinanderliegen, ausserordentlich schnell miteinander verschmelzen, wird einerseits der Kapillarwirkung zugeschrieben, die den zugefügten flüssigen Bestandteil veranlaßt, längs der Fasern zu den Punkten zu wandern, an denen die Fasern aneinanderstoßen, dort zähflüssiger zu werden und eine höhere Konzentration anzunehmen. Beim Ein-The fact that the strand fibers at the points where they lie against each other extremely quickly with each other merge, is attributed on the one hand to the capillary effect, which is the added liquid component caused to migrate along the fibers to the points at which the fibers meet, there to be more viscous and assume a higher concentration. When entering

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wirken von Mikrowellenenergie in dem beschriebenen, abstimmbaren Hohlraum mit hohem Q wird die Flüssigkeit sehr schnell auf hohe Temperaturen erhitzt und erwärmt infolgedessen durch Wärmeleitung die benachbarten Faserbereiche. Die unmittelbare Folge ist, daß die Flüssigkeit verdampft.act of microwave energy in the described, tunable High Q cavity, the liquid is heated to high temperatures very quickly and warms up as a result the neighboring fiber areas through thermal conduction. The immediate consequence is that the liquid evaporates.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die Verwendung von Celluloseacetat als Material für den Strang, statt dieses Fasermaterials können aber auch verschiedene andere Materialien benutzt werden, z.B. Polypropylen, Polyäthylen u. dgl.. Zu den typischen zugesetzten Bestandteilen für Celluloseacetat zählen: Propylenglycol, Glycerin, Äthylenglycol, Triäthylenglycol und Gemische dieser Substanzen. Benzylalkohol und Methylbenzoat sind als zugesetzte Bestandteile für Polyäthylenfasern geeignet, Dekanol kann als Bestandteil bei Polypropylenfasern verwendet werden. Der zugesetzte Bestandteil für die genannten und für sonstige Materialien wird für den Zweck der Erfindung jeweils so ausgesucht, daß er durch Mikrowellen in ausreichendem Maße stärker erhitzbar ist als das gewählte Strangmaterial, um eine maximale Absorption von Mikrowellenenergie durch das erstgenannte Material zu erzielen und eine selektive Abstimmung des Mikrowellenheizers auf den zugesetzten Bestandteil zu erreichen. Ferner ist der zugesetzte Bestandteil dadurch ausgezeichnet, daß das gewählte Fasermaterial in ihm im wesentlichen unlöslich ist. Um die Rückgewinnung zu erleichtern, macht der zugesetzte Bestandteil bei der Erhitzung eine Zustandsänderung vom flüssigen oder festen Zustand in den gasförmigen Zustand durch. Aus diesem Grunde wird als zugesetzter Bestandteil eine Substanz ausgewählt, deren Siedepunkt innerhalb von 20 % des Schmelzpunkts des Fasermaterials liegt. Beim speziellen Fall des Celluloseacetats als Fasermaterial, das einen Schmelzpunkt von 220° C hat, ist Äthylenglycol geeignet, dessen Siedepunkt bei 197° C liegt. Triäthylenglycol (Siedepunkt -276° C) wird zweckmässigerweiseThe above description relates to the use of cellulose acetate as the material for the strand in lieu of it However, various other materials can also be used for fiber material, e.g. polypropylene, polyethylene and the like .. Typical added ingredients for cellulose acetate include: propylene glycol, glycerin, ethylene glycol, Triethylene glycol and mixtures of these substances. Benzyl alcohol and methyl benzoate are as added ingredients suitable for polyethylene fibers, decanol can be used as a component in polypropylene fibers. The added one For the purpose of the invention, components for the materials mentioned and for other materials are selected in such a way that that it can be heated by microwaves to a sufficient extent than the selected strand material to achieve a to achieve maximum absorption of microwave energy by the former material and a selective tuning of the microwave heater to achieve the added ingredient. Furthermore, the added ingredient is thereby excellent that the selected fiber material is essentially insoluble in it. To facilitate recovery, When heated, the added ingredient changes its state from liquid or solid to gaseous state through. For this reason, a substance is selected as the added component, its boiling point is within 20% of the melting point of the fiber material. In the special case of cellulose acetate as Fibrous material, which has a melting point of 220 ° C, ethylene glycol, whose boiling point is 197 ° C, is suitable. Triethylene glycol (boiling point -276 ° C) is expedient

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in Verbindung mit einem Medium mit niedrigerem Siedepunkt verwendet, beispielsweise Äthylenglycol (197° C) , wenn Celluloseacetatfasern verarbeitet werden. Der zugesetzte Bestandteil kann als wäßrige Lösung eingesetzt werden, und das Verhältnis Flüssigkeiten zu Feststoffen/ d.h. zugefügter Bestandteil zu Fasermaterial, liegt in der Gegend von etwa 8 % bis 25 %, vorzugsweise bei 12 %. Vor dem Einführen in den Mikrowellenheizer kann der Strang mit speziellen Zusatzstoffen versehen werden, beispielsweise Zusätzen, die bestimmte Bestandteile von Rauch absorbieren oder adsorbieren. Das nachfolgende Strahlungserhitzen des zugesetzten Bestandteils und anschliessende Verschmelzen der Strangfasern läßt eine feinfaserige Matrix entstehen, in welcher nicht schmelzende Teilchen von Zusätzen mechanisch eingeschlossen sind oder schmelzbare Zusatzteilchen eingeschmolzen sind. Die Erfindung sieht weiterhin vor, einen partikelförmigen festen Bestandteil in den Strang einzuführen, etwa ein Mikrowellenenergie absorbierendes niedrigschmelzendes Pulver, und zwar anstelle von oder zusätzlich zu dem flüssigen zugesetzten Bestandteil.used in conjunction with a medium with a lower boiling point such as ethylene glycol (197 ° C) when processing cellulose acetate fibers. The added constituent can be used as an aqueous solution, and the ratio of liquids to solids / ie added constituent to fiber material is in the region of about 8% to 25%, preferably 12 %. Before it is introduced into the microwave heater, the strand can be provided with special additives, for example additives that absorb or adsorb certain components of smoke. The subsequent radiant heating of the added component and subsequent fusing of the strand fibers creates a fine-fiber matrix in which non-melting particles of additives are mechanically enclosed or fusible additional particles are melted. The invention further provides for a particulate solid component to be introduced into the strand, for example a microwave energy-absorbing low-melting powder, to be precise instead of or in addition to the added liquid component.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.

example 1

Ein Strang von 3,4 Denier/36 000 Denier gesamt, bestehend aus Celluloseacetat, wird in der oben angegebenen Weise zu einem Strang geformt und Äthylenglycol in einem Anteil von 12 Gew.% des Stranges zu dem ausgebreiteten Strang gegeben. Der Strang wird in und durch den Mikrowellenheizer 48 mit einer Geschwindigkeit von 45,7 m/min (150 feet per minute) geleitet, wobei die Bahnlänge des Stabes in dem Gerät 48 15,2 cm (6 inches) beträgt. Das Gerät 48 wird von der Energiequelle 55 so beaufschlagt, daß die von dem Stab absorbierte Leistung 2,25 kW bei 2450 mHz beträgt, gemessenA strand of 3.4 denier / 36,000 denier total, consisting of cellulose acetate, is formed into a strand in the manner indicated above, and ethylene glycol is added to the extended strand in a proportion of 12% by weight of the strand. The strand is passed into and through the microwave heater 48 at a speed of 45.7 m / min (150 feet per minute) with the length of the web of the rod in the device 48 being 15.2 cm (6 inches). The device 48 is acted upon by the energy source 55 in such a way that the power absorbed by the rod is 2.25 kW at 2450 mHz, measured

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als Differenz zwischen der von der Quelle 55 abgegebenen Leistung und der dorthin aus dem Hohlleiter 54 reflektierten Leistung. Nach dem Austritt aus dem Gerät 48 bietet sich der Stab als in seinen Umrissen stabiles, selbsttragendes GefUge dar.as the difference between the power emitted by the source 55 and that reflected there from the waveguide 54 Power. After exiting the device 48, the rod presents itself as stable, self-supporting in its outline Structure.

Example 2

Ein Strang von 3,4 Denier/38 000 Denier gesamt, bestehend aus Celluloseacetat, wird in der oben angegebenen Weise zu einem Strang geformt und ein Gemisch von 50 % Triäthylenglycol und 50 % Äthylenglycol in einem Anteil von 15 Gew.% des Stranges zu dem ausgebreiteten Strang gegeben. Der Strang wird in und durch den Mikrowellenheizer 48 mit einer Geschwindigkeit von 54,9 m/min (180 feet per minute) geleitet, wobei die Bahnlänge des Stabes in dem Gerät 18 15,2 cm (6 inches) beträgt. Das Gerät 48 wird von der Energiequelle 55 so beaufschlagt, daß die von dem Stab absorbierte Leistung 2,3 kW bei 2450 MHz beträgt, gemessen als Differenz zwischen der von der Quelle 55 abgegebenen Leistung und der dorthin von dem Hohlleiter 54 reflektierten Leistung. Nach dem Austritt aus dem Gerät 48 bietet sich der Stab als in seinen Umrissen stabiles, selbsttragendes Gefüge dar.Consisting of a 3.4 denier / 38,000 total denier strand made of cellulose acetate, is formed into a strand in the manner indicated above and a mixture of 50% triethylene glycol and 50% ethylene glycol at a level of 15% by weight of the strand added to the expanded strand. Of the Strand is passed into and through microwave heater 48 at a speed of 54.9 m / min (180 feet per minute), the length of the path of the rod in the device 18 being 15.2 cm (6 inches). The device 48 is powered by the energy source 55 applied so that the power absorbed by the rod is 2.3 kW at 2450 MHz, measured as the difference between the power emitted by the source 55 and the power reflected there by the waveguide 54. After exiting the device 48, the rod presents itself as a self-supporting structure that is stable in its outline represent.

Bei den vorstehenden Beispielen erreicht der Stab diese Abmessungsfestigkeit nach dem Durchlaufen des Geräts 48, wenn er einer Druckluftbeaufschlagung unterworfen war. Zu diesem Zweck wird eine Düse mit einem Austrittsdurchmesser von 6 mm (1/4 inch), der eine Druckluft mit 0,35 bis 3,50 kg/In the previous examples, the rod achieves this dimensional strength after passing through the device 48 when it was subjected to a pressurization of compressed air. To this The purpose is a nozzle with an outlet diameter of 6 mm (1/4 inch), which supplies compressed air with 0.35 to 3.50 kg /

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cm (5 bis 50 psi),vorzugsweise 1,75 kg/cm" (25 psi) zugeführt wird, so angebracht, daß der Druckluftstrahl auf den Strang gerichtet ist, wenn dieser das Gerät 48 verläßt. Auf andere Weise ohne Verwendung von Druckluft wird diese Abmessungsstabilität des Stranges erreicht, indem man seine5 to 50 psi, preferably 25 psi (1.75 kg / cm) is attached so that the compressed air jet is directed at the string when it leaves the device 48. In another way, without the use of compressed air, this dimensional stability of the strand is achieved by using its

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Durchlauf geschwindigkeit auf 22,9 m/min (75 feet per minute) herabsetzt. Bei Versuchslaufen wurde der nominelle Rest Äthylenglycol aus einem dimensionsstabilen und selbsttragenden Celluloseacetatstab, der in der obenbeschriebenen Weise angefertigt war, chemisch extrahiert und die Extraktion durch Gewichtsvergleich überprüft. Festigkeitsversuche an den Stäben vor und nach der Extraktion zeigten praktisch genau übereinstimmende Festigkeit an.Line speed reduced to 22.9 m / min (75 feet per minute). During test runs, the nominal remainder of ethylene glycol was chemically extracted from a dimensionally stable and self-supporting cellulose acetate rod, which was made in the manner described above, and the extraction was checked by weight comparison. Strength tests on the rods before and after the extraction showed practically exactly the same strength.

Im RAhmen der Erfindung läßt sich die Rückgewinnung des zugesetzten Bestandteils erleichtern, indem Unterdruckrückgewinnungsleitungen einerseits an das Mikrowellenheizcferät und andererseits an eine geeignete Rückgewinnungskappe angeschlossen werden, die den Ausgang des Rohres 92 umgibt.Within the framework of the invention, the recovery of the added constituent can be facilitated by using vacuum recovery lines connected on the one hand to the microwave heating device and on the other hand to a suitable recovery cap surrounding the exit of the tube 92.

Ende der Beschreibung.End of description.

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Claims

1. A method of manufacturing a fibrous article, characterized by the following steps:

(a) Selection of fibers or a component to be added to these fibers from a first or a second material, wherein the absorption of microwave energy in the second material is stronger than in the first material and the first material in the second material is substantially is insoluble

(b) then add the named component to the fibers,

(c) then give the fibers mentioned a predetermined shape, in which the Fibers touch each other point by point;

(d) and then expose the fibers thus brought into a predetermined shape to microwave energy, to heat the added ingredient and thereby the fibers at their points of contact to merge with each other.

2. The method according to claim I ^ characterized in that

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the process step (d) is carried out so that a passage for the passage of said in the form Brought fibers is defined by a space which can be filled with microwave energy, and that in the space places of maximum microwave energy density are created at said passage, while said shaped fibers are in said passage.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the process step (a) is also carried out in such a way that said second material so it is chosen that it changes into the gas state when heated.

4. The method according to claim 1, characterized in that process step (b) is carried out in such a way that said component is added to said fibers in a liquid state.

5. The method according to claim 1, characterized in that the process step (a) also in the manner it is exercised that a second material is chosen whose boiling point is within 20% of the melting point of said first material lies.

6. The method according to claim 1, characterized in that also the added component when exercising of process step (d) is recovered from said fibers.

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7. The one made by the method in claim 1 Object.

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